Физики создали квантовый регистр рекордной длины в 14 кубитов.

Австрийские физики из Инсбрукского университета (University of Innsbruck) создали квантовый регистр рекордной на сегодняшний день длины (разрядности), состоящий из 14"запутанных"квантовых битов, кубитов. Команда ученых, возглавляемая Рэйнером Блатом (Rainer Blatt), уже имеет на своем счету подобное достижение. В 2005 году им удалось в ходе одного изэкспериментов реализовать на практике квантовый регистр, состоящий из восьми кубитов.

Сейчас Инсбрукские ученые почти удвоили результат 2005 года, поймав внутри ионной ловушки 14 атомов кальция, которые связавшись или"запутавшись"стали единой 14-битной системой, состоянием которой можно было управлять с помощью света лазера. Такой регистр, как говорят ученые, представляет собой ядро будущегоквантового компьютера. В ходе экспериментов так же выяснилось, что время распада"запутанности"атомов, супердекогеренции, находится не в линейной зависимости от числа атомов, а пропорционально их квадрату. Таким образом, чем в системе больше связанных атомов, тем больше время ее существования.

Так же ученым удалось поймать и удержать в ионной ловушке одновременно 64 атома вещества."Но, пока мы еще не в состоянии"запутать"столь большое количество частиц"-говорит научный сотрудник Инсбрукского университета Томас Монз. -"Однако, достигнутые нами результаты предоставляют нам большие возможности для изучения свойств множественных"запутанных"частиц".

Термин"запутанность"(entanglement)был введен лауреатом Нобелевской премии Эрвином Шредингером (Erwin Schrodinger) в 1935 году для описания квантово-механического явления, которое и по сей день остается весьма загадочным."Запутанные"частицы являются не отдельными частицами, имеющими различные квантовые состояния, они представляют собой скорее цельную систему."Запутывая"соответствующие частицы, квантовые биты, квантовый компьютер будущего будет в состоянии решить задачи намного быстрее, чем современные обычные компьютеры.

Источник

Ученые-физики создали первый в мире анти-лазер.

Что такое лазер? Лазер представляет собой некое устройство, с высокой эффективностью преобразующее подводимую энергию в энергию монохромного и когерентного светового излучения. Так а что же такое анти-лазер? Логично предположить, что это устройство, выполняющее обратную функцию, т.е. поглощающее световое излучение с высокойэффективностью. Именно такой полностью работоспособный анти-лазер создали ученые-физики Йельского университета. Их устройство способно высокоэффективно поглотить два луча падающего света, которые смешиваясь в"недрах"анти-лазера, полностью уравновешивают и подавляют друг друга. Предполагается, что это устройство может проложить путь появлению совершенно новых и необычных оптических технологий, которые найдут применение во многих областях, от оптических квантовых вычислений до радиологического контроля.

Анти-лазер, имеющий научное название Coherent Perfect Absorber (CPA), является детищем группы ученых, возглавляемых профессором физики Йельского университета Дугласом Стоуном (A. Douglas Stone), и группы физиков-экспериментаторов, возглавляемых Хьюи Као (Hui Cao).

Принцип работы анти-лазера заключается в том, что два луча когерентного света определенной длины волны попадают в некую полость, содержащую кремниевую пластину, выступающую в качестве поглотительной среды. Эта пластина отражает падающий свет таким образом, что фотоны света становятся пойманными в ловушку и, беспорядочно перемещаясь внутри полости, они поглощаются и преобразуются в тепло.

В теории новый анти-лазер способен поглотить 99.999 процентов падающего света, однако, из-за технологических ограничений и погрешностей, допущенных при изготовлении,опытный образец CPA способен поглотить всего 99.4 процента падающего света."CPA,который мы изготовили, является всего лишь устройством, доказывающим верность нашей теории и принципов"-объясняет Стоун. -"Я уверен, что изготавливая новый, более сложный CPA, мы вплотную приблизимся к теоретическому пределу".

Первый опытный CPA имеет размер около одного сантиметра. Но построенные компьютерные модели показали, что возможно создание совсем крошечных анти-лазеров, размеромоколо 6 микрон, что в двадцать раз меньше толщины человеческого волоса. Помимо этого будущие анти-лазеры будут в состоянии помимо света видимого диапазона эффективно поглощать инфракрасный свет того диапазона, который широко используется в различном коммуникационном оптоволоконном оборудовании.

Такие CPA могут стать ключевыми элементами, своего рода оптическими переключателями и оптическими транзисторами, на основе которых будут создаваться квантовые и оптические компьютеры, датчики и другие компоненты, в которых свет будет выполнять ту же роль, что и электричество в современных электронных устройствах. Еще одной областью применения CPA может стать область радиологических измерений и контроля, в которой анти-лазеры будут играть роль высокочувствительных датчиков, регистрирующих любое электромагнитное или ионизирующее излучение.

Источник

10миллиардов пар частиц были связаны единственным радиочастотным импульсом.

Связанные или запутанные частицы обладают уникальной способностью передавать квантовое состояние от одной частицы к другой, невзирая наразделяющее их расстояние.Именно эта способность используется при так называемойквантовой телепортации,передающей на расстояние не материальные объекты, а информацию. В большинстве экспериментов ученые используют в качестве связанных частиц фотоны, которые легко связать, но их призрачная связь недолговременна, она существует в пределах несколько тысячных долей секунды. Лучше это дело обстоит с полупроводниковыми материалами, связанные атомы которых могут удерживать связь до нескольких секунд времени. И, именно используя кремний, легированный фосфором,ученым удалось получить одновременно около 10 миллиардов пар связанных частиц,используя лишь короткий импульс радиочастотного излучения. При этом, процесс связывания затронул 98 процентов всех частиц, способных связаться в пары. Несмотря на то, что еще не до конца разработаны методики записи и считывания информации из связанных пар, процесс получения огромного количества связанных частиц становится большим шагом на пути реализации квантовых вычислений.

В качестве опытного материала ученые использовали куб из кремния, в кристаллическую решетку которого пыла внесена примесь атомов фосфора. Собственно ядро атома фосфора являлось одной половиной связанной пары. В качестве второй половины выступал общий электрон, связывающий фосфор с атомом кремния. Сначала ученые воздействовали на атомы вещества импульсами микроволнового излучения, что позволило возбудить эти частицы и упорядочить их квантовую ориентацию. После этого, применив короткий импульс более низкочастотного радиоизлучения, удалось связать или запутать эти пары частиц. Проведя анализ состояния частиц, ученые обнаружили, что связались 98процентов от общего числа частиц, которые могли связаться, а общее количество связанных пар превысило 10 миллиардов.

Конечно, массовое создание большого массива связанных частиц, являющихся квантовыми битами (qubits) и способных сохранить 2.5 гигабайта информации, является большим шагом к появлению квантовых компьютеров. Но не менее важными технологиями в этой области являются методы чтения, записи и обработки информации в квантовых битах, а именно эти технологии ученым предстоит еще разработать.

Источник